(57)【要約】  【課題】ダンパーペダルが踏み込まれたとき適切な共鳴音を付与することができる電子楽器を提供すること。  【解決手段】このフィルタ１５の出力は、２つのオールパスフィルタ１６ａ、１６ｂに供給される。各オールパスフィルタ１６は、オールパスフィルタモジュールを２〜４段直列に配置したもので、入力される楽音の周波数特性は変更せず、位相を変更する。これらオールパスフィルタ１６ａ、１６ｂの出力は、それぞれ、ピッチシフタ１７ａ、１７ｂに供給される。ピッチシフタ１７ａとピッチシフタ１７ｂは、同一の構成であり、ピッチシフタ１７ａは、入力される楽音のピッチを２セント下げ、ピッチシフタ１７ｂは、入力される楽音のピッチを２セント上げるように設定されている。  【選択図】    図１
2005300799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
楽音の音高を指定する音高情報を含み、その楽音の発生開始を指示する押鍵情報を入力する押鍵情報入力手段と、
その押鍵情報入力手段に入力された押鍵情報に含まれる音高情報に応じた音高の楽音を発生する楽音信号発生手段と、
その楽音信号発生手段が発生した楽音を入力し、その楽音のピッチを変更するピッチシフタと、
ダンパーの操作状態を入力するダンパー情報入力手段と、
そのダンパー情報入力手段に入力されたダンパーの操作状態がダンパーが操作されたことを表すとき、前記楽音信号発声手段が発生している楽音と前記ピッチシフタによりピッチ変換された楽音とを合成する合成手段とを備えていることを特徴とする電子楽器。
【請求項２】
前記ピッチシフタは、入力される楽音のピッチを高く変更する第１のピッチシフタと、入力される楽音のピッチを低く変更する第２のピッチシフタとにより構成されていることを特徴とする電子楽器。
【請求項３】
前記第１のピッチシフタは、入力される楽音のピッチを１から１０セントの範囲で高く変更するものであり、前記第２のピッチシフタは、入力される楽音のピッチを１から１０セントの範囲で低く変更するものであることを特徴とする請求項２記載の電子楽器。
【請求項４】
前記ダンパー情報入力手段に入力されるダンパーの操作状態がダンパーが操作されたことを表すとき、徐々にレベルが大きくなるエンベロープ値を発生するエンベロープ形成手段と、
前記ピッチシフタによりピッチが変更された楽音に前記エンベロープ形成手段により形成されたエンベロープ値を乗算する乗算手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子楽器。
【請求項５】
前記第１のピッチシフタにより形成された楽音の定位と前記第２のピッチシフタにより形成された楽音の定位とを異ならせる定位設定手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２または３に記載の電子楽器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子楽器に関し、特に、ダンパーペダルを踏んだときに共鳴音を発生する電子楽器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アコースティックピアノでは、ダンパーペダルを踏み込むと、すべての弦をダンプしているダンパーが弦から離され、鍵を離しても弦振動がすぐには減衰されず楽音を持続させることができるとともに、打弦されていない弦が他の弦の振動に共鳴し、ピアノ特有の効果音を発生する。
【０００３】
特公平７−１１３８３０号公報（特許文献１）には、ダンパーペダルが踏み込まれたときアコースティックピアノの共鳴音を模擬し、発生される楽音のピッチを変更する電子楽器が開示されている。
【特許文献１】特公平７−１１３８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている電子楽器では、一つの押鍵について右、左、およびフォルティッシモの３つの楽音発生手段を備え、ダンパーペダルが操作されたこを検出した場合は、これらの楽音発生手段のうちのいくつかあるいは全部の発生される楽音のピッチがＬＦＯにより変化するように構成されている。このことにより、自然楽器のピアノのダンパーペダルを踏み込んだときのような広がりのある独特の響きをシミュレートすることができるとしている。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電子楽器においては、一つの押鍵について複数の楽音を形成する手段が必要となり、回路構成が大規模になるとともに処理が複雑になるという問題点がある。
【０００６】
また、楽音に広がりは出るものの、音像の定位がくずれ、芯がぼやけてしまうという問題点があった。
【０００７】
また、アコースティックピアノの共鳴音を調査すると、特徴的な共鳴音の周波数は、打弦されたことにより発音している周波数および倍音の周波数の±２セント近傍であることが判明した。例えば、平均律において基準ピッチが４４０Ｈｚにチューニングされている場合、その音名Ａの鍵を押下した場合、つぎに記載する共鳴音が発生する。
（１）４４０ＨｚのＡの音に対し、１オクターブと７半音下（完全５度）のＤの３倍音が440.49716Ｈｚであり、これは、＋１．９５セントである。
（２）４４０Ｈｚの２倍音の８８０Ｈｚに対して、７半音下のＤの３倍音が880.99433Ｈｚであり、同じく＋１．９５セントである。
（３）４４０Ｈｚの３倍音の１３２０Ｈｚに対して７半音上のＥの２倍音が1318.5103Ｈｚであり、これは−１．９５セントである。
（４）４４０Ｈｚの４倍音の１７６０Ｈｚに対して５半音上（完全４度）のＤの３倍音が1761.9887Ｈｚであり、これは＋１．９５セントである。
【０００８】
これらの特徴的な共鳴音が、従来の電子楽器では、模擬されていないという問題点もあった。
【０００９】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、ダンパーペダルが踏み込まれたとき適切な共鳴音を付与することができる電子楽器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、請求項１記載の電子楽器は、楽音の音高を指定する音高情報を含み、その楽音の発生開始を指示する押鍵情報を入力する押鍵情報入力手段と、その押鍵情報入力手段に入力された押鍵情報に含まれる音高情報に応じた音高の楽音を発生する楽音信号発生手段と、その楽音信号発生手段が発生した楽音を入力し、その楽音のピッチを変更するピッチシフタと、ダンパーの操作状態を入力するダンパー情報入力手段と、そのダンパー情報入力手段に入力されたダンパーの操作状態がダンパーが操作されたことを表すとき、前記楽音信号発声手段が発生している楽音と前記ピッチシフタによりピッチ変換された楽音とを合成する合成手段とを備えている。
【００１１】
請求項２記載の電子楽器は、請求項１記載の電子楽器において、前記ピッチシフタは、入力される楽音のピッチを高く変更する第１のピッチシフタと、入力される楽音のピッチを低く変更する第２のピッチシフタとにより構成される。
【００１２】
請求項３記載の電子楽器は、請求項２記載の電子楽器において、前記第１のピッチシフタは、入力される楽音のピッチを１から１０セントの範囲で高く変更するものであり、前記第２のピッチシフタは、入力される楽音のピッチを１から１０セントの範囲で低く変更するものである。
【００１３】
請求項４記載の電子楽器は、請求項１から３のいずれかに記載の電子楽器において、前記ダンパー情報入力手段に入力されるダンパーの操作状態がダンパーが操作されたことを表すとき、徐々にレベルが大きくなるエンベロープ値を発生するエンベロープ形成手段と、前記ピッチシフタによりピッチが変更された楽音に前記エンベロープ形成手段により形成されたエンベロープ値を乗算する乗算手段とをさらに備えている。
【００１４】
請求項５記載の電子楽器は、請求項２または３に記載の電子楽器において、前記第１のピッチシフタにより形成された楽音の定位と前記第２のピッチシフタにより形成された楽音の定位とを異ならせる設定手段をさらに備えている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１記載の電子楽器によれば、楽音の音高を指定する音高情報を含み、その楽音の発生開始を指示する押鍵情報を入力する押鍵情報入力手段と、その押鍵情報入力手段に入力された押鍵情報に含まれる音高情報に応じた音高の楽音を発生する楽音信号発生手段と、その楽音信号発生手段が発生した楽音を入力し、その楽音のピッチを変更するピッチシフタと、ダンパーの操作状態を入力するダンパー情報入力手段と、そのダンパー情報入力手段に入力されたダンパーの操作状態がダンパーが操作されたことを表すとき、前記楽音信号発声手段が発生している楽音と前記ピッチシフタによりピッチ変換された楽音とを合成する合成手段とを備えているので、簡単な構成および簡単な処理でアコースティックピアノの共鳴音を適切に模擬することができるという効果がある。
【００１６】
請求項２記載の電子楽器によれば、請求項１記載の電子楽器の奏する効果に加え、ピッチシフタは、入力される楽音のピッチを高く変更する第１のピッチシフタと、入力される楽音のピッチを低く変更する第２のピッチシフタとにより構成されるので、アコースティックピアノの共鳴音をより忠実に模擬することができるという効果がある。
【００１７】
請求項３記載の電子楽器によれば、請求項２記載の電子楽器の奏する効果に加え、第１のピッチシフタは、入力される楽音のピッチを１から１０セントの範囲で高く変更するものであり、第２のピッチシフタは、入力される楽音のピッチを１から１０セントの範囲で低く変更するものであるので、アコースティックピアノの共鳴音をより忠実に模擬することができるという効果がある。
【００１８】
請求項４記載の電子楽器によれば、請求項１から３のいずれかに記載の電子楽器の奏する効果に加え、ピッチシフタは、ダンパーが操作されたとき、徐々にレベルが大きくなるエンベロープ値を発生するエンベロープ形成手段をさらに備え、合成手段は、ピッチシフタによりピッチが変更された楽音に前記エンベロープ形成手段により形成されたエンベロープ値を乗算する乗算手段を備えているので、アコースティックピアノの共鳴音をより忠実に模擬することができるという効果がある。
【００１９】
請求項５記載の電子楽器によれば、請求項２または３に記載の電子楽器の奏する効果に加え、第１のピッチシフタにより形成された楽音の定位と第２のピッチシフタにより形成された楽音の定位とを異ならせる設定手段をさらに備えているので、より広がりのある共鳴音が形成されるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、電子ピアノといわれるピアノ型の電子楽器１の構成を示すブロック図である。電子楽器１は、鍵盤１０と、鍵盤１０により指示される楽音を発生する音源１１と、ダンパーペダル１２と、音源１１が発生した楽音に効果を付与する効果付与回路３０と、アンプ２０と、スピーカ２１とを備えている。
【００２１】
鍵盤１０は、８８鍵のキーを有し、各キーは、音高とオン、オフおよびベロシティが検出される。ベロシティが検出される機構は、オンする鍵の深さが異なる２つのスイッチを設け、これらのスイッチがオンする時間差により検出される。
【００２２】
いずれかのキーが操作されると、そのキーの音高、オンまたはオフおよびベロシティの情報が音源１１に入力される。
【００２３】
音源１１は、波形読出し方式の音源であり、所定の鍵域ごとに左チャンネルおよび右チャンネルの楽音波形がメモリに記憶され、鍵盤１０からオン情報を入力すると、その音高に対応する波形を読み出して、その音高に対応する音高に変換し、ベロシティに応じたエンベロープを付与して、左右それぞれのチャンネルから出力する。鍵盤１０からオフ情報を入力すると、発生している楽音を急速に減衰させる。
【００２４】
効果付与回路３０は、音源１１から入力される左チャンネルおよび右チャンネルそれぞれの楽音に所定の効果処理を付与し、ステレオで出力する。アンプ２０は、左チャンネルの楽音を増幅するアンプ２０ａと右チャンネルの楽音を増幅するアンプ２０ｂとにより構成され、スピーカも左右チャンネルそれそれスピーカ２１ａとスピーカ２１ｂとにより構成されている。
【００２５】
ダンパーペダル１２は、電子楽器の脚部に配置され、演奏者が手で鍵盤１０を演奏しながら、足で踏み込むことにより操作される。ダンパーペダル１２が踏み込まれると、踏み込まれたという信号が、音源１１および効果付与回路３０に送信される。
【００２６】
音源１１では、このダンパーペダル踏み込み信号を入力すると、発音中の楽音に対応する鍵のオフ情報を入力しても、急速には減衰させず、緩やかに減衰するように制御される。
【００２７】
効果付与回路３０は、ＤＳＰ（デジタル信号処理装置）により構成されるもので、音源１１から入力した左右のチャンネルの信号は加算器１３により合成されるとともに、加算器１９ａ、１９ｂにそれぞれ入力される。
【００２８】
加算器１３により、左右のチャンネルの信号が合成され、リミッタ１４により振幅が抑制され、フィルタ１５に入力される。このフィルタ１５は、５ｋＨｚ以上の高域を６ｄＢ減衰させるシェルビングフィルタである。
【００２９】
このフィルタ１５の出力は、２つのオールパスフィルタ１６ａ、１６ｂに供給される。各オールパスフィルタ１６は、オールパスフィルタモジュールを２〜４段直列に配置したもので、オールパスフィルタモジュールの構成を図２に示す。
【００３０】
各オールパスフィルタモジュールは、入力される楽音信号と乗算器２５の出力とを加算して出力する加算器２３と、その加算器の２３の出力に係数０．５を乗算する乗算器２４と、５ｍｓｅｃから１５ｍｓｅｃ程度のディレー時間を有するディレーライン２６と、ディレーライン２６によりディレーされた楽音に−０．５（位相を反転して０．５を乗算）を乗算する乗算器２５と、乗算器２４の出力とディレーライン２６の出力とを加算して出力する加算器２７により構成される。
【００３１】
このオールパスフィルター１６は、入力される楽音の周波数特性は変更せず、位相を変更するもので、短いリバーブのように、多数の反射音を形成する。オールパスフィルタ１６ａと１６ｂとは、ディレイライン２６の長さ、または乗算器２４、２５により乗算される係数がわずかに異なるように設定される。オールパスフィルタ１６ａ、１６ｂの出力は、それぞれピッチシフタ１７ａ、１７ｂに供給される。
【００３２】
ピッチシフタ１７ａとピッチシフタ１７ｂは、同一の構成であり、ピッチシフタ１７ａは、入力される楽音のピッチを２セント下げ、ピッチシフタ１７ｂは、入力される楽音のピッチを２セント上げるように設定されている。
【００３３】
ピッチシフタ１７の構成を、図３に、ピッチシフタにおけるメモリアクセスの様子を図４（ａ）に示す。入力される楽音信号の振幅値は、順次ＲＡＭ３０に形成されたリングメモリに記憶される。リングメモリは、アドレス０からアドレスＥまでの連続したアドレスを有し、振幅値は書込みアドレスＡｗに記憶され、書込みアドレスＡｗは、リングメモリアドレス０から終わりのアドレスＥまで順次振幅値を書込み、アドレスＥに振幅値を書き込むと、次にリングメモリの先頭アドレス０から順に書込みを行う。このリングメモリへの書き込みアドレスＡｗに対して、２つの異なる読出しアドレスＡｒ０、Ａｒ１により波形が読み出される。読出しアドレスＡｒ０とＡｒ１は、常に等距離を空け、同じ歩進速度で歩進する。これらのアドレス、Ａｗ、Ａｒ０、Ａｒ１は、タイミングジェネレータ３４により形成される制御クロックに従って動作する制御回路３３により形成される。
【００３４】
入力される楽音のピッチを高く変換する場合には、読出しアドレスＡｒ０、Ａｒ１の歩進速度を書き込みアドレスＡｗの歩進速度より大きく設定し、逆に入力される楽音のピッチを低く変換する場合には、読出しアドレスＡｒ０、Ａｒ１の歩進速度を書き込みアドレスＡｗの歩進速度より小さく設定する。
【００３５】
書込みアドレスＡｗは、サンプリング周期毎にアドレスを１づつ歩進し、読出しアドレスＡｒ０およびＡｒ１は、サンプリング周期毎にピッチを変換する割合に応じたアドレスだけ（少数値を含む）歩進するもので、歩進したアドレス値は、小数値Ｒ０、Ｒ１を有する。読出しアドレスＡｒ０の振幅値は、このアドレスの両側のアドレスであるＡｒ００とＡｒ０１の振幅値を読出し、小数値Ｒ０に基づいて補間演算（例えば、直線補間）がデータ補間処理部３１により演算され、振幅値が求められる。アドレスＡｒ１についても同様である。
【００３６】
図４（ｂ）は、書込みアドレスＡｗと読出しアドレスＡｒ０との距離ＬＡｒ０（太い実線）および書込みアドレスＡｗと読出しアドレスＡｒ１との距離ＬＡｒ１（細い実線）を、横軸を時間として表したグラフである。Ｄ０は、読出しアドレスが書込みアドレスＡｗに最も近づいた場合の距離、Ｄ１は、読出しアドレスが書込みアドレスＡｗから最も離れた場合の距離である。この図（ｂ）の場合は、時間経過と共に距離が離れるのでピッチを低く変換する様子を示している。
【００３７】
こうして読出しアドレスＡｒ０、Ａｒ１に対応する振幅値が得られ、これらの振幅値には、クロスフェード処理部３２によりクロスフェード処理が行われる。このクロスフェード処理部３２では、図４（ｃ）に示すように、読出しアドレスＡｒ０、Ａｒ１の変化に同期して０．０から１．０までの係数Ｍが三角波状に形成され、一方の振幅値に係数Ｍが乗算され、他方の振幅値に係数（１．０−Ｍ）が乗算され、合成される。これは、読出しアドレスが折り返す場合に発生する波形の不連続点によるノイズを防止するためである。
【００３８】
ピッチシフタ１７ａ、１７ｂのそれぞれの出力は、乗算器１８ａ、１８ｂに供給され、エンベローパ２２により形成される係数が乗算される。エンベローパ２２は、ダンパーペダルが踏み込まれ、また離されることにより矩形波を入力し、立ち上がり時は、徐々に立ち上がり、立下り時は、急速に立ち下がる係数を形成する。ダンパーペダルが踏み込まれた場合には、弦振動が共振を始め、共振の振幅は、徐々に大きくなるが、ダンパーペダルが開放された場合は、急速に弦振動が制止され、この様子を模擬するものである。
【００３９】
図５に、エンベローパ２２により係数Ｖｉが形成される処理のフローチャートを示す。
この処理は、サンプリング周期毎に実行されるもので、まず、ダンパーペダル１２が踏み込まれてオンしているか否かを判断する（Ｓ１）。ダンパーペダル１２がオンしている場合は（Ｓ１：Ｙｅｓ）、ＶｉにＶＤＵを加算した値をＶｉとする（Ｓ２）。ＶＤＵは、立ち上がり係数であって、１．０を立ち上がりに要する時間ＴＵ（１ー２秒）の間のサンプル数で除した値である。サンプリング周波数をＦｓとすれば、
ＶＤＵ＝１．０／（Ｆｓ×ＴＵ）  である。
【００４０】
次に、加算された値Ｖｉが１．０より大きいか否かを判断する（Ｓ３）。加算された値Ｖｉが１．０より大きい場合は（Ｓ３：Ｙｅｓ）、Ｖｉの値を１．０とする（Ｓ４）。加算された値Ｖｉが１．０より大きくないと判断した場合（Ｓ３：Ｎｏ）およびＳ４の処理の後、この処理を終了する。
【００４１】
一方、Ｓ１の処理で、ダンパーペダル１２がオンしていないと判断した場合は（Ｓ１：Ｎｏ）、ＶｉからＶＤＤを減算した値をＶｉとする（Ｓ５）。ＶＤＤは、立ち下がり係数であって、１．０を立ち下がりに要する時間ＴＤ（数十ミリ秒）の間のサンプル数で除した値である。立ち上がりの場合と同様に、
ＶＤＤ＝１．０／（Ｆｓ×ＴＤ）  である。
【００４２】
次に、加算された値Ｖｉが０．０より小さいか否かを判断する（Ｓ６）。減算された値Ｖｉが０．０より小さい場合は（Ｓ６：Ｙｅｓ）、Ｖｉの値を０．０とする（Ｓ７）。減算された値Ｖｉが０．０より小さくないと判断した場合（Ｓ６：Ｎｏ）およびＳ７の処理の後、この処理を終了する。
【００４３】
乗算器１８ａ、１８ｂの出力は、加算器１９ａ、１９ｂに供給され、音源１１からの出力と加算されて出力される。
【００４４】
これらの出力は、アンプ２０ａ、２０ｂにより増幅され、スピーカ２１ａ、２１ｂに供給される。アンプ２０ａ、２０ｂがデジタルアンプである場合には必要ないが、アナログアンプである場合には、それぞれのアンプの前段にＤ／Ａ変換器が必要である。
【００４５】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００４６】
例えば、本実施例では、平均律において発生する共鳴音のうち、振動している弦とは異なる弦の周波数（倍音を含む）が±２セントの場合について説明したが、実際の調律はかなりのばらつきがあり、±１０セントの範囲でピッチが変更されるようピッチシフタを設定してもよい。また、＋側のシフト量と−側のシフト量が異なるように設定してもよい。
【００４７】
また、上記実施例では、ダンパーペダル１２が踏み込まれた場合に、エンベローパ２２により形成された立ち上がりが緩やかなエンベロープを付与するようにしたが、ダンパーペダル１２が踏み込まれている状態で、新たに押鍵があった場合には、その押鍵により形成される楽音のピッチシフタに供給されるレベルを緩やかに立ち上がるようにするのが好ましい。
【００４８】
また、音源１１の左右の出力を合成し、リミッター１４により振幅が抑制され、フィルタ１５により周波数特性が変更された後、左チャンネル、右チャンネルのオールパスフィルタに供給されるように構成したが、音源１１の左右のそれぞれの出力にそれぞれリミッターおよびフィルタを掛け、それぞれのオールパスフィルタに供給するように構成してもよい。
【００４９】
また、上記実施例では、ピッチシフタ１７ａにより２セントピッチを下げた楽音は右チャンネルに出力し、ピッチシフタ１７ｂにより２セントピッチを上げた楽音は左チャンネルに出力するようにしたが、これらを互いに入れ替えて出力してもよいし、一方のピッチシフタの出力のうち何割かを左チャンネルに出力し、残りの何割かを右チャンネルに出力するように振り分けて定位を設定してもよい。
【００５０】
また、上記実施例では、ダンパーペダルは、オン、オフのいずれかの状態をとるものとして説明したが、中間位置まで踏まれた場合には、エンベローパの立ち上がりをさらに緩くしたり、共鳴音のレベルを小さくするなどの処理を行うのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の電子楽器の構成を示したブロック図である。
【図２】オールパスフィルタの構成を示すブロック図である。
【図３】ピッチシフタの構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）は、ピッチシフタのリングメモリの様子を模擬的に示す図、（ｂ）は、ピッチシフタの読出しアドレスの時間変化を表す図、（ｃ）は、ピッチシフタにおけるクロスフェード処理の係数の時間変化を表す図である。
【図５】エンベローパが行う処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１                      電子楽器
１０                    鍵盤
１１                    音源（楽音信号発生手段）
１２                    ダンパーペダル
１７                    ピッチシフタ
２２                    エンベローパ（エンベロープ形成手段）
２１（２１ａ〜２１ｂ）  スピーカ
【図１】
2005300799.tif 000003
【図２】
2005300799.tif 000004
【図３】
2005300799.tif 000005
【図４】
2005300799.tif 000006
【図５】
2005300799.tif 000007